Image dans l’en-tête : Impression d’artiste de l’impact de Chicxulub (65 MA) et de son cratère. Source : https://news.qq.com/rain/a/20230609A00Y4600?no-redirect=1
Nous avons déjà parlé du « bombardement lourd tardif », la période allant de 4,2 GA à 3,9 GA au cours de laquelle un très grand nombre de météorites sont tombées sur la Terre, sur d’autres planètes rocheuses et sur la Lune. Il y aurait eu des impacts extrêmement importants en moyenne environ tous les 100 ans au moment du pic, vaporisant peut-être une partie des océans avant de les faire retomber en pluie par la suite. Nous savons également que la plupart de ces objets provenaient de la ceinture d’astéroïdes située entre Jupiter et Mars. Mais y a-t-il eu d’autres impacts majeurs depuis lors – au cours des 4 derniers milliards d’années – qui ont été tout aussi destructeurs ? Pas à notre connaissance.
L’impact majeur le plus célèbre est relativement récent, puisqu’il coïncide avec l’extinction des dinosaures. Cet impact était bien trop petit pour vaporiser (partiellement) les océans ou détruire toute vie multicellulaire, par exemple. Néanmoins, cet impact a eu un très grand impact sur la vie et le climat de notre planète. Nous essayons de décrire brièvement l’événement ci-dessous, afin que nous puissions quand même nous faire une idée des effets de l’impact d’une météorite de taille « respectable ».
C’était il y a 65 millions d’années, et la pierre devait avoir un diamètre d’environ 10 km. Elle est tombée près de l’endroit où se trouvent aujourd’hui le Yucatan (Mexique) et le golfe du Mexique adjacent. On connaît également des impacts plus anciens qui devaient être de taille similaire (cratère de Vredesfort en Afrique du Sud et cratère de Sudbury au Canada), mais leurs vestiges sont plus épars que ceux de Chicxulub. Le fait que le cratère mexicain se soit formé alors que des animaux existaient depuis longtemps, et que l’on pense également qu’il est responsable d’une contribution principale à l’extinction des dinosaures, entre autres, le rend beaucoup plus célèbre que les autres. Il a donc été étudié de manière plus approfondie, et nous en savons étonnamment beaucoup sur cet impact et ses conséquences.
L’impact : les effets immédiats
La violence qui s’est produite sur le site de l’impact de Chicxulub est trop grande pour notre imagination. Une pierre de 10 km de large tombant sur le sol à une vitesse de 20 km par seconde (72 000 km/h), peux-tu comprendre cela ? Le sol a été fondu et comprimé par l’énorme énergie, créant en quelques secondes des couches entières de nouvelles roches métamorphiques. Des millions de débris chauffés au rouge – d’une taille allant de très petite à plusieurs mètres, qu’il s’agisse de roches originelles ou fondues – ont été projetés jusqu’à plus de 100 km de haut. Certains sont retombés immédiatement, d’autres se sont mis en orbite autour de la Terre et reviendront des jours ou des années plus tard quelque part sur Terre. L’onde de choc dans la croûte et le manteau terrestres provoque des vibrations qui se propagent sur toute la planète. De graves tremblements de terre se produisent partout dans le monde. Les sols se fissurent et des zones de volcanisme dormant redeviennent actives. Un raz-de-marée émerge du golfe du Mexique et se propage, provoquant de l’autre côté de l’océan des tsunamis pouvant atteindre 100 mètres de haut (2 à 3 fois plus importants que le terrible tsunami asiatique de 2004). Pendant ce temps, des débris incandescents sont également tombés dans le monde entier, déclenchant une vague d’incendies de forêt dans le monde entier. Les gaz volcaniques et les poussières chaudes se sont répandus partout en même temps. De la zone d’impact et de tous ces impacts secondaires est né un gigantesque nuage de gaz riches en sulfates,CO2, oxydes d’azote et méthane, entre autres. La conséquence à court terme a été l’empoisonnement et les pluies acides ainsi que l’acidification de toutes les eaux de surface.
Après ça, ça s’améliore ? pas vraiment…
Les jours qui ont suivi l’impact ont donc été un véritable enfer sur terre. Mais il n’y a pas eu beaucoup d’améliorations immédiates en vue après cela. Le Dr Cem Berk Senel de la VUB fait des reconstitutions de ces impacts et a calculé qu’après Chicxulub, il a dû faire complètement noir pendant 622 jours sur toute la planète, en raison de l’énorme quantité de poussière dans l’atmosphère. Cela représente donc 622 jours d’arrêt de la photosynthèse mondiale. Ensuite, un peu de lumière solaire passe à nouveau, mais il aurait fait nuit pendant encore une dizaine d’années, limitant toujours la photosynthèse, et laissant 10 ans de peu d’énergie solaire à la surface. En fait, 10 ans d’hiver. La plupart des plantes et des algues meurent, et une pénurie alimentaire extrême s’ensuit.
Reprise lente
Lorsque toute cette misère mortelle prend fin, les écosystèmes de la Terre peuvent commencer à se rétablir en se basant sur ce qui a survécu. Mais ce n’était pas grand-chose. Dans les océans, on estime qu’un peu plus de la moitié de toutes les espèces du Crétacé ont disparu à jamais. Sur terre, c’était bien pire. Les dinosaures qui ne volaient pas ont complètement disparu. Toutes les autres plantes et tous les autres animaux avaient perdu la plupart de leurs espèces. Une période quelque peu « expérimentale » de plusieurs millions d’années a commencé qui a produit des espèces totalement nouvelles. Certaines ont mieux réussi que d’autres, et ce qui est resté a fini par façonner la faune et la flore modernes. Pendant les premières centaines de milliers d’années, notre planète a également connu un effet de serre assez extrême. L’énorme quantité de gaz à effet de serre crachée peu après l’impact (sur le site de l’impact et via le volcanisme secondaire) avait perturbé le climat. Il s’agit de l’une des périodes les plus chaudes que la Terre ait connues. À cela s’ajoute le fait qu’un basalte d’inondation a occupé l’Inde actuelle pendant environ un million d’années : une « province » volcaniquement active en permanence de plusieurs kilomètres carrés. Le graphique ci-dessous rend cette histoire un peu plus concrète.
Sur la figure ci-dessus, la ligne supérieure montre les lettres A à G, qui vont nous guider dans l’explication. La ligne horizontale sur 65MA correspond au moment de la chute de la météorite de Chicxulub, également appelée la limite K/P : la transition brutale entre le Crétacé et le Paléogène.
A, B et C(faune et flore) sont des représentations symboliques de l’évolution des espèces biologiques. A montre l’extinction de 60 à 75 % de toutes les espèces végétales et animales. Leur histoire s’arrête dans les premiers jours ou les premières années qui suivent l’impact. Alors que les écosystèmes commencent lentement à se reconstituer, de nouvelles niches apparaissent et doivent être comblées. À partir des espèces restantes, l’évolution donne naissance à toutes sortes d’espèces totalement nouvelles au cours des milliers, voire des millions d’années qui suivent. Les premières nouvelles espèces qui parviennent à remplir les niches se trouvent sous la lettre B de la figure ci-dessus, ce sont les « opportunistes ». Elles disparaissent à nouveau plus tard, car le rétablissement des écosystèmes se fait par phases. La phase ultérieure, lorsque les nouveaux écosystèmes se sont mieux développés, est très différente des phases précédentes. Les opportunistes ne sont alors plus avantagés et sont concurrencés par des espèces mieux adaptées aux systèmes finaux (qui ne sont plus en phase de rétablissement, mais plutôt en phase stable). Ces dernières espèces sont représentées sous la lettre « C ». Les espèces actuelles de mammifères en sont un exemple.
Sous D, le rapport de deux isotopes du carbone est indiqué, à savoir C13 et C12. Les cellules vivantes qui extraient leCO2 de l’air ou de l’eau (photosynthèse, chimiosynthèse), vont toujours montrer une préférence pour les molécules contenant des isotopes de carbone 12, plutôt que les variantes avec du carbone 13. Ainsi, si tu trouves dans les couches rocheuses des molécules organiques dont le rapport C13/C12 est inférieur au rapport standard, cela indique que ces molécules organiques proviennent de la vie. Et s’il y a beaucoup de photosynthèse dans la mer, alors proportionnellement plus de C12 est consommé que de C13, laissant le C13 un peu plus dans l’eau (puis dans les fonds marins). Par conséquent, une roche dont le rapport C13/C12 est plus élevé que la norme indique une absence d’écosystème actif. Et c’est ce dernier que nous voyons sur le graphique ci-dessus de la limite K-P. La productivité biologique chute soudainement à des valeurs très basses. Et il faut ensuite des millions d’années pour revenir au même niveau. D’une part, la vie terrestre a eu besoin de beaucoup de temps pour développer à nouveau des écosystèmes aussi productifs dans l’eau et sur la terre. D’autre part, la violence des impacts, des tremblements de terre et du volcanisme a entraîné une énorme quantité de carbone historique dans l’atmosphère. Ce carbone historique avait été en grande partie déposé par une vie plus ancienne, et avait donc un faible rapport C13/C12, et se trouvait partout dans la mer et l’atmosphère après l’impact.
Nous constatons également un effet similaire sous E, le dépôt de calcite. La calcite, ou carbonate de calcium (CaCO3), se dépose sur le fond marin aussi bien sans qu’avec de la vie. Mais s’il y a beaucoup de vie marine, elle se déplace beaucoup plus rapidement. Comme la plupart de cette vie a disparu à cause de l’impact, tu observes une très forte baisse du dépôt de calcite à partir de 65MA. Et encore une fois, il faut toute une époque pour retrouver les anciennes valeurs de dépôt de calcite.
Et la colonne F représente alors la concentration du métal irridium présent dans les couches rocheuses. Nous constatons ici une augmentation très rapide juste après l’impact de Chicxulub. D’où vient cet irridium ajouté ? De la météorite elle-même. Cette roche spatiale contient beaucoup plus d’irridium que la croûte terrestre. En raison de la violence de l’impact, l’iridium de la météorite d’origine a été éjecté dans le ciel avec elle et est retombé sur toute la Terre. Nous constatons ici que les anciennes valeurs se sont rétablies très rapidement, car les roches nouvellement déposées n’ont bientôt plus été touchées par la chute des débris du rocher de Chicxulub.
Enfin, nous voyons une colonne en dessous de G, les Trapps du Deccan. Il s’agit du basalte d’inondation, la province volcanique active de l’Inde actuelle qui a continué à émettre de la lave et des gaz sur plusieurs kilomètres carrés pendant au moins un million d’années. Le début et la fin exacts de ces dépôts volcaniques sont vagues, d’où les points d’interrogation. Cette colonne a été ajoutée à l’histoire parce qu’il n’est pas clair à 100 % pour tout le monde que l’impact de Chicxulub aurait été la seule cause de la grande extinction de masse. il est possible que plusieurs espèces de dinosaures se soient également éteintes sans la météorite. en tout cas, les archives fossiles établissent qu’il y avait des populations en déclin, et peut-être même des espèces disparues, au cours des derniers millions d’années avant l’impact. Que les trapps du Deccan aient déjà rendu la vie plus difficile avant et après l’impact est une certitude.
Chicxulub : décision
Une météorite de 10 km a gravement endommagé la vie sur Terre, le cycle du carbone, le climat, etc. Il a fallu beaucoup de temps pour que la vie se rétablisse. D’un autre côté, elle a aussi été suivie de beaucoup de renouveau biologique, car les anciennes niches ont été libérées à nouveau. Le monde biologique à partir du Paléogène est en fait radicalement différent de ce qu’il était auparavant.
Cela se reproduira-t-il ?
Et si un rocher encore plus gros ou tout aussi gros nous tombait dessus ? Et quelle est l’importance de ce risque ?
Avec les connaissances dont nous disposons aujourd’hui, les statistiques disent que nous devrions nous attendre à un impact de cette taille tous les 50 à 100 millions d’années. C’est actuellement le cas pour 65 millions d’années. Les statistiques parlent de probabilités, pas d’événements du monde réel. Nous notons également que nous ne trouvons rien au sujet d’impacts de même taille au cours des 600 derniers millions d’années (et même plus anciens, mais c’est alors beaucoup plus difficile à détecter). Il semble donc qu’il y ait quelque chose qui ne va pas dans l’estimation statistique.
Mais les coïncidences jouent un très grand rôle ici. Pour illustrer cela correctement, j’aimerais te donner quelques informations sur la préhistoire de la météorite de Chicxulub. L’histoire ci-dessous est tirée du livre « L’histoire de la Terre » de Manuel Sintobin (KU Leuven).
En modélisant les données d’observation, les scientifiques ont pu déterminer que la météorite de Chicxulub provenait des astéroïdes dits de Baptistina. Il s’agit d’une famille d’astéroïdes créée par une grande collision dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter il y a 160 millions d’années. Les deux astéroïdes qui sont entrés en collision étaient assez grands, puisqu’ils mesuraient 170 km et 60 km de diamètre. Le résultat de la collision a été une famille de milliers de débris – tous avec la même composition chimique – dont beaucoup se trouvaient sur des orbites instables. Pendant plus de 100 millions d’années, les débris de Baptistina ont donc volé autour du système solaire, y compris vers des planètes rocheuses. La météorite de Chicxulub est l’un de ces débris et a donc atterri sur Terre il y a 65 millions d’années. Et le cratère Tycho sur la Lune aurait également été créé il y a 108 millions d’années par un impact de cette famille d’astéroïdes….. Les chercheurs ont joué un peu avec le moment de la collision il y a 165 millions d’années, et qu’ont-ils découvert ? Si cette collision s’était produite 7 minutes ( !!!) plus tôt ou plus tard, le rocher de Chicxulub n’aurait pas touché la Terre ! Les dinosaures auraient-ils encore disparu à ce moment-là ? Qui sait….
Cette histoire illustre très bien l’importance des petites coïncidences. Malheureusement, nous savons aujourd’hui que l’histoire est fausse. Le modèle a dû être révisé après l’ajout de nouvelles données, notamment après l’étude de la météorite de Tcheliabinsk tombée en Russie en 2013. Il apparaît désormais que la collision de Baptistina a eu lieu il y a 80 millions d’années, et qu’il est donc très peu probable qu’elle ait fourni la pierre de Chicxulub. En effet, cela remonterait à 15 millions d’années après la collision, ce qui est un délai improbable pour que la plupart des gros débris sortent de leur orbite de la sorte.